विज्ञान आणि संशोधन

एफओजीज कंपोनेंट्स सोल्यूशन्स

इनर्शियल नेव्हिगेशन म्हणजे काय?

इनर्शियल नेव्हिगेशनची मूलतत्त्वे

जडत्वीय नेव्हिगेशनची मूलभूत तत्त्वे इतर नेव्हिगेशन पद्धतींसारखीच आहेत. ते सुरुवातीची स्थिती, प्रारंभिक अभिमुखता, प्रत्येक क्षणी गतीची दिशा आणि अभिमुखता यासह महत्त्वाची माहिती मिळविण्यावर आणि दिशा आणि स्थान यासारखे नेव्हिगेशन पॅरामीटर्स अचूकपणे निश्चित करण्यासाठी या डेटाचे (गणितीय एकात्मता ऑपरेशन्सच्या अनुरूप) क्रमिकपणे एकत्रित करण्यावर अवलंबून असते.

जडत्वीय नेव्हिगेशनमध्ये सेन्सर्सची भूमिका

गतिमान वस्तूची वर्तमान दिशा (वृत्ती) आणि स्थान माहिती मिळविण्यासाठी, जडत्वीय नेव्हिगेशन प्रणाली गंभीर सेन्सर्सचा संच वापरतात, ज्यामध्ये प्रामुख्याने एक्सेलेरोमीटर आणि जायरोस्कोप असतात. हे सेन्सर्स जडत्वीय संदर्भ फ्रेममध्ये वाहकाचा कोनीय वेग आणि प्रवेग मोजतात. त्यानंतर डेटा एकत्रित केला जातो आणि कालांतराने वेग आणि सापेक्ष स्थिती माहिती मिळविण्यासाठी प्रक्रिया केली जाते. त्यानंतर, ही माहिती प्रारंभिक स्थिती डेटासह नेव्हिगेशन निर्देशांक प्रणालीमध्ये रूपांतरित केली जाते, ज्यामुळे वाहकाचे वर्तमान स्थान निश्चित होते.

इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टीम्सच्या ऑपरेशनची तत्त्वे

इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टीम स्वयंपूर्ण, अंतर्गत बंद-लूप नेव्हिगेशन सिस्टीम म्हणून काम करतात. वाहकाच्या हालचाली दरम्यान त्रुटी दुरुस्त करण्यासाठी ते रिअल-टाइम बाह्य डेटा अपडेटवर अवलंबून नसतात. म्हणून, एकल इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टीम कमी कालावधीच्या नेव्हिगेशन कार्यांसाठी योग्य आहे. दीर्घ कालावधीच्या ऑपरेशन्ससाठी, जमा झालेल्या अंतर्गत त्रुटी वेळोवेळी दुरुस्त करण्यासाठी ते इतर नेव्हिगेशन पद्धतींसह, जसे की उपग्रह-आधारित नेव्हिगेशन सिस्टीमसह एकत्र केले पाहिजे.

जडत्वीय नेव्हिगेशनची लपण्याची क्षमता

आधुनिक नेव्हिगेशन तंत्रज्ञानामध्ये, ज्यामध्ये खगोलीय नेव्हिगेशन, उपग्रह नेव्हिगेशन आणि रेडिओ नेव्हिगेशन यांचा समावेश आहे, जडत्वीय नेव्हिगेशन स्वायत्त म्हणून वेगळे दिसते. ते बाह्य वातावरणाला सिग्नल उत्सर्जित करत नाही किंवा खगोलीय वस्तूंवर किंवा बाह्य सिग्नलवर अवलंबून नाही. परिणामी, जडत्वीय नेव्हिगेशन सिस्टम्स उच्चतम पातळीची लपवण्याची क्षमता देतात, ज्यामुळे त्यांना अत्यंत गोपनीयतेची आवश्यकता असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी आदर्श बनवते.

इनर्शियल नेव्हिगेशनची अधिकृत व्याख्या

इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टम (INS) ही एक नेव्हिगेशन पॅरामीटर अंदाज प्रणाली आहे जी जायरोस्कोप आणि अ‍ॅक्सेलेरोमीटर सेन्सर म्हणून वापरते. जायरोस्कोपच्या आउटपुटवर आधारित ही प्रणाली, नेव्हिगेशन निर्देशांक प्रणालीमध्ये वाहकाचा वेग आणि स्थिती मोजण्यासाठी अ‍ॅक्सेलेरोमीटरच्या आउटपुटचा वापर करताना नेव्हिगेशन निर्देशांक प्रणाली स्थापित करते.

जडत्वीय नेव्हिगेशनचे अनुप्रयोग

जडत्व तंत्रज्ञानाचा वापर विविध क्षेत्रांमध्ये व्यापक प्रमाणात झाला आहे, ज्यामध्ये एरोस्पेस, एव्हिएशन, सागरी, पेट्रोलियम एक्सप्लोरेशन, भूगर्भशास्त्र, समुद्रशास्त्रीय सर्वेक्षण, भूगर्भीय ड्रिलिंग, रोबोटिक्स आणि रेल्वे प्रणाली यांचा समावेश आहे. प्रगत जडत्व सेन्सर्सच्या आगमनाने, जडत्व तंत्रज्ञानाचा वापर ऑटोमोटिव्ह उद्योग आणि वैद्यकीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसह इतर क्षेत्रांमध्ये वाढला आहे. अनुप्रयोगांचा हा वाढता व्याप्ती विविध अनुप्रयोगांसाठी उच्च-परिशुद्धता नेव्हिगेशन आणि स्थिती क्षमता प्रदान करण्यात जडत्व नेव्हिगेशनच्या वाढत्या महत्त्वपूर्ण भूमिकेवर प्रकाश टाकतो.

जडत्व मार्गदर्शनाचा मुख्य घटक:फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोप

फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपचा परिचय

इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टीम त्यांच्या मुख्य घटकांच्या अचूकतेवर आणि अचूकतेवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असतात. या सिस्टीमच्या क्षमतांमध्ये लक्षणीय वाढ करणारा असाच एक घटक म्हणजे फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोप (FOG). FOG हा एक महत्त्वाचा सेन्सर आहे जो वाहकाचा कोनीय वेग उल्लेखनीय अचूकतेने मोजण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतो.

फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोप ऑपरेशन

एफओजी सॅग्नॅक इफेक्टच्या तत्त्वावर कार्य करतात, ज्यामध्ये लेसर बीमला दोन वेगवेगळ्या मार्गांमध्ये विभाजित करणे समाविष्ट आहे, ज्यामुळे ते एका गुंडाळलेल्या फायबर ऑप्टिक लूपसह विरुद्ध दिशेने प्रवास करू शकते. जेव्हा एफओजीसह एम्बेड केलेले वाहक फिरते, तेव्हा दोन बीममधील प्रवास वेळेतील फरक वाहकाच्या रोटेशनच्या कोनीय वेगाच्या प्रमाणात असतो. हा वेळ विलंब, ज्याला सॅग्नॅक फेज शिफ्ट म्हणून ओळखले जाते, नंतर अचूकपणे मोजला जातो, ज्यामुळे एफओजी वाहकाच्या रोटेशनबद्दल अचूक डेटा प्रदान करण्यास सक्षम होतो.

फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपच्या तत्त्वात फोटोडिटेक्टरमधून प्रकाशाचा किरण उत्सर्जित करणे समाविष्ट आहे. हा प्रकाश किरण एका कपलरमधून जातो, एका टोकापासून आत येतो आणि दुसऱ्या टोकापासून बाहेर पडतो. नंतर तो एका ऑप्टिकल लूपमधून प्रवास करतो. वेगवेगळ्या दिशांकडून येणारे प्रकाशाचे दोन किरण लूपमध्ये प्रवेश करतात आणि प्रदक्षिणा घालल्यानंतर एक सुसंगत सुपरपोझिशन पूर्ण करतात. परत येणारा प्रकाश प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (LED) मध्ये पुन्हा प्रवेश करतो, जो त्याची तीव्रता शोधण्यासाठी वापरला जातो. फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपचे तत्व सोपे वाटत असले तरी, सर्वात महत्त्वाचे आव्हान म्हणजे दोन प्रकाश किरणांच्या ऑप्टिकल मार्ग लांबीवर परिणाम करणारे घटक काढून टाकणे. फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपच्या विकासात येणाऱ्या सर्वात गंभीर समस्यांपैकी ही एक आहे.

१: सुपरल्युमिनेसेंट डायोड २: फोटोडिटेक्टर डायोड

३.प्रकाश स्रोत कपलर 4.फायबर रिंग कपलर ५. ऑप्टिकल फायबर रिंग

फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपचे फायदे

एफओजीज अनेक फायदे देतात जे त्यांना इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टीममध्ये अमूल्य बनवतात. ते त्यांच्या अपवादात्मक अचूकता, विश्वासार्हता आणि टिकाऊपणासाठी प्रसिद्ध आहेत. मेकॅनिकल गायरोजच्या विपरीत, एफओजीजमध्ये कोणतेही हालणारे भाग नसतात, ज्यामुळे झीज होण्याचा धोका कमी होतो. याव्यतिरिक्त, ते शॉक आणि कंपनांना प्रतिरोधक असतात, ज्यामुळे ते एरोस्पेस आणि संरक्षण अनुप्रयोगांसारख्या कठीण वातावरणासाठी आदर्श बनतात.

इनर्शियल नेव्हिगेशनमध्ये फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपचे एकत्रीकरण

इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टीममध्ये त्यांच्या उच्च अचूकता आणि विश्वासार्हतेमुळे एफओजीचा समावेश वाढत आहे. हे जायरोस्कोप दिशानिर्देश आणि स्थान अचूकपणे निश्चित करण्यासाठी आवश्यक असलेले महत्त्वपूर्ण कोनीय वेग मापन प्रदान करतात. विद्यमान इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टीममध्ये एफओजी एकत्रित करून, ऑपरेटर सुधारित नेव्हिगेशन अचूकतेचा फायदा घेऊ शकतात, विशेषतः अशा परिस्थितीत जिथे अत्यंत अचूकता आवश्यक असते.

इनर्शियल नेव्हिगेशनमध्ये फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपचे अनुप्रयोग

एफओजीजच्या समावेशामुळे विविध क्षेत्रांमध्ये इनर्शियल नेव्हिगेशन सिस्टीमचा वापर वाढला आहे. एरोस्पेस आणि एव्हिएशनमध्ये, एफओजी-सज्ज प्रणाली विमान, ड्रोन आणि अंतराळयानासाठी अचूक नेव्हिगेशन सोल्यूशन्स देतात. सागरी नेव्हिगेशन, भूगर्भीय सर्वेक्षण आणि प्रगत रोबोटिक्समध्ये देखील त्यांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो, ज्यामुळे या प्रणाली सुधारित कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हतेसह कार्य करू शकतात.

फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपचे वेगवेगळे स्ट्रक्चरल प्रकार

फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोप विविध स्ट्रक्चरल कॉन्फिगरेशनमध्ये येतात, ज्यामध्ये सध्या अभियांत्रिकीच्या क्षेत्रात प्रवेश करणारे प्रमुख म्हणजेबंद-लूप ध्रुवीकरण-देखभाल करणारा फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोप. या जायरोस्कोपच्या गाभ्यामध्ये आहेध्रुवीकरण-देखभाल फायबर लूप, ज्यामध्ये ध्रुवीकरण-देखभाल करणारे तंतू आणि अचूकपणे डिझाइन केलेले फ्रेमवर्क समाविष्ट आहे. या लूपच्या बांधकामात चार पट सममितीय वळण पद्धत समाविष्ट आहे, ज्याला एका अद्वितीय सीलिंग जेलने पूरक केले आहे जे सॉलिड-स्टेट फायबर लूप कॉइल तयार करते.

ची प्रमुख वैशिष्ट्येध्रुवीकरण-देखभाल फायबर ऑप्टिक जीyro कॉइल

▶ अद्वितीय फ्रेमवर्क डिझाइन:जायरोस्कोप लूपमध्ये एक विशिष्ट फ्रेमवर्क डिझाइन आहे जे विविध प्रकारचे ध्रुवीकरण-देखभाल करणारे तंतू सहजपणे सामावून घेते.

▶चौपट सममितीय वळण तंत्र:फोरफोल्ड सिमेट्रिक वाइंडिंग तंत्र शुपे इफेक्ट कमी करते, अचूक आणि विश्वासार्ह मापन सुनिश्चित करते.

▶प्रगत सीलिंग जेल मटेरियल:प्रगत सीलिंग जेल मटेरियलचा वापर, एका अद्वितीय क्युरिंग तंत्रासह, कंपनांना प्रतिकार वाढवतो, ज्यामुळे हे जायरोस्कोप लूप कठीण वातावरणात वापरण्यासाठी आदर्श बनतात.

▶उच्च तापमान सुसंगतता स्थिरता:जायरोस्कोप लूप उच्च तापमान सुसंगतता स्थिरता प्रदर्शित करतात, वेगवेगळ्या थर्मल परिस्थितीतही अचूकता सुनिश्चित करतात.

▶सरलीकृत हलके फ्रेमवर्क:जायरोस्कोप लूप एका सरळ पण हलक्या फ्रेमवर्कसह डिझाइन केलेले आहेत, जे उच्च प्रक्रिया अचूकतेची हमी देतात.

▶सातत्यपूर्ण वळण प्रक्रिया:विविध अचूक फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपच्या आवश्यकतांनुसार वळण प्रक्रिया स्थिर राहते.

संदर्भ

ग्रोव्हज, पीडी (२००८). इनर्शियल नेव्हिगेशनचा परिचय.द जर्नल ऑफ नेव्हिगेशन, ६१(१), १३-२८.

एल-शेमी, एन., हौ, एच., आणि निउ, एक्स. (२०१९). नेव्हिगेशन अनुप्रयोगांसाठी इनर्शियल सेन्सर्स तंत्रज्ञान: अत्याधुनिक.उपग्रह नेव्हिगेशन, १(१), १-१५.

वुडमन, ओजे (२००७). इनर्शियल नेव्हिगेशनचा परिचय.केंब्रिज विद्यापीठ, संगणक प्रयोगशाळा, UCAM-CL-TR-696.

चाटिला, आर., आणि लॉमंड, जेपी (१९८५). मोबाइल रोबोट्ससाठी पोझिशन रेफरन्सिंग आणि सातत्यपूर्ण जागतिक मॉडेलिंग.१९८५ च्या रोबोटिक्स आणि ऑटोमेशनवरील IEEE आंतरराष्ट्रीय परिषदेच्या कार्यवाहीत(खंड २, पृ. १३८-१४५). आयईईई.